সুষম বৃত্তীয় গতি ও অভিকেন্দ্র বল
1 · প্রত্যাশা করুন
একটি দণ্ডের বল স্থির কেন্দ্রীয় পিভটকে ঘিরে ধ্রুব দ্রুতিতে ঘোরে। ব্যাসার্ধ একই রেখে বলের কক্ষীয় দ্রুতি বাড়ালে একটি পূর্ণ পাকের (পর্যায়কাল) সময় বাড়ে, কমে, নাকি একই থাকে?
- পর্যায়কাল দীর্ঘ হয় (প্রতি পাকে বেশি সময় লাগে)।
- পর্যায়কাল একই থাকে (দ্রুতি পর্যায়কালকে প্রভাবিত করে না)।
- পর্যায়কাল ছোট হয় (প্রতি পাকে কম সময় লাগে)।
2 · প্রস্তুতি
- Circular Motion প্রিসেটটি খুলুন। দণ্ডের দৈর্ঘ্য (কক্ষপথের ব্যাসার্ধ) ও বলের ভর লক্ষ্য করুন, এবং নিশ্চিত করুন অভিকর্ষ বন্ধ — পথ বাঁকানোর বলটি কেবল দণ্ডই দেয়।
- বলের সাথে দ্রুতি-প্রোব লাগানো নিশ্চিত করুন, এবং একটি পূর্ণ আবর্তনের সময় মাপতে বলের ওপর একটি টাইমার ফেলুন।
- নিচের প্রতিটি ট্রায়ালের জন্য বলের ভর, দণ্ডের দৈর্ঘ্য (ব্যাসার্ধ) ও প্রাথমিক স্পর্শকীয় দ্রুতি সেট করুন, তারপর প্লে চেপে একটি পূর্ণ পাকের সময় মাপুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| ভর m (kg) | ব্যাসার্ধ r (m) | কক্ষপথ গতি v (m/s) | কেন্দ্রমুখী বল F = mv²/r (N) | পর্যায়কাল T (1 পাক) (s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 2.00 | 3.00 | ||
| 1.00 | 3.00 | 4.00 | ||
| 2.00 | 2.50 | 5.00 |
আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য r/v (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে পর্যায়কাল T (y-অক্ষ) লেখচিত্র করুন। রেখার আকৃতি বর্ণনা করুন।
4 · বিশ্লেষণ করুন
- একটি ট্রায়ালের জন্য আপনার নির্ধারিত ব্যাসার্ধ ও দ্রুতি থেকে পর্যায়কাল নির্ণয়ের হিসাব দেখান (T = 2πr/v) এবং সিমুলেশনের টাইমার পাঠের সাথে তুলনা করুন।
- আপনার তিনটি ট্রায়াল জুড়ে — নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধে দ্রুতি বাড়ালে পর্যায়কালের কী হয়? আর নির্দিষ্ট দ্রুতিতে ব্যাসার্ধ বাড়ালে? T = 2πr/v ব্যবহার করে দুটোই ব্যাখ্যা করুন।
5 · বিস্তার করুন
- এই প্রিসেটে অভিকর্ষ বন্ধ থাকে যাতে গতিটি সত্যিই সুষম হয়। অভিকর্ষ আবার চালু করে দণ্ডটি যদি অনুভূমিক বৃত্ত আঁকে, বলের দ্রুতি কি পুরো পাক জুড়ে ধ্রুব থাকবে? কেন বা কেন নয়?
- বাস্তব প্রদক্ষিণরত বস্তু (যেমন হাতে সুতায় ঘোরানো বল) প্রতি পাকে বায়ু-বাধা ও পিভটে কিছু শক্তি হারায়। আপনার ধারণা কি — অনেক পাক জুড়ে এর পরিমাপকৃত পর্যায়কাল সম্পূর্ণ ধ্রুব থাকবে, নাকি সরে যাবে — কোন দিকে?
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
অভিকেন্দ্র বল
সরলরেখার বদলে বৃত্তে চালানোর জন্য দণ্ডটিকে যে অন্তর্মুখী বল দিতে হয়। এটি বলের ভর, তার (ধ্রুব) কক্ষীয় দ্রুতি এবং বৃত্তের ব্যাসার্ধের ওপর নির্ভর করে — প্রতিটি ট্রায়ালের সেটিংয়ে দণ্ডে আপনি যে টান অনুভব করতেন এটি তা-ই।